(人教版)生物必修三：1-1《细胞生活的环境》示范教案.pdf

第 1 章人体的内环境与稳态 本章规划 本章内容包括：“ 细胞生活的环境” 和“ 内环境稳态的重要性” 两节内容。其中第1 节可用 1 课时教学，第2 节可用 2 课时教学 (其中实验1 课时 )。 与学生已有知识经验的联系： 单细胞生物的生活环境，血细胞生活在血浆中，血浆的基本成分等，学生在初中已经学 过这些知识， 有了一定的认识。手、脚等部位有时会磨出“ 水泡 ” ，部分学生有过这样的体验。 体内细胞脱离了适合生存的环境就会死亡，人体体温的相对稳定及其重要性，人体需要摄入 营养物质、 氧和水， 排出废物， 学生也有一定的认识。这些已有知识和经验，尽管比较浅显， 与之相联系却有利于学生建构“ 内环境 ” 和“ 稳态 ” 的概念。 人体内几大系统的功能，学生经过 初中阶段的学习也有了基本的认识，在此基础上， 总结出内环境如何与外界环境进行物质交 换并不太难。此外，有关细胞生活的环境，和必修1 中“ 细胞的物质输入和输出” 等内容有密 切的联系。 与其他章的联系： 从个体层次看， 本章内容与第2 章的内容联系紧密。本章内容是理解第2 章所阐述的通 过神经、 体液和免疫调节来维持稳态的基础。内环境稳态究竟是如何维持的，本章仅仅作简 要交代， 有关内容将在第2 章作深入探讨。 本章内容又不仅与第2 章有联系， 稳态是包括种 群、群落、生态系统等各层次生命系统的共同特征，因此，本章是学习本书其他章节的基础， 并在一定程度上起着统领全书的作用。 第 1 节细胞生活的环境 从容说课 “ 细胞生活的环境” 包括体细胞生活在细胞外液中、细胞外液的成分、细胞外液的渗透压 和酸碱度、 内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介等内容。这些内容， 是课程标准所 规定的 “ 说明稳态的生理意义” 的基础。 本章的导入利用教材提供的章题图来完成。通过启发学生观察章题图，思考图中内容与 本章内容的关系，激发学生学习本章的兴趣。同时通过图片还可以使学生感受到边防战士、 炼钢工人、抗洪抢险战士工作环境的恶劣，体会他们工作的艰苦，认识他们工作的重要性， 这也是一种人文精神的渗透。本节的引入可以利用草履虫取食、排遗过程的视频和人体血细 胞与血浆进行物质交换的动态演示，可以启发学生比较两者生活环境的异同，引出体内细胞 生活的环境 内环境。 “ 体内细胞生活在细胞外液中” 包含体液和内环境两个概念。内环境是核心概念，既包括 了内环境的定义， 也包括组成内环境的各种细胞外液通过动态的有机联系形成统一整体，还 包括本章后续学习内容：内环境的组成、 为什么要维持内环境稳态等。在教材第2 章还要继 续阐释内环境为什么能维持稳态。组织教学时先从简单的体液的概念入手，再通过多媒体动 态演示组织液、 血浆、淋巴液之间的关系揭示细胞外液是一个有机的整体，从而逐步深入使 学生理解内环境的概念。最后通过“ 内环境与外界环境有哪些差别?” 这样的问题，过渡到细 胞外液的组成和理化特性的内容。 “ 细胞外液的成分” 是学习细胞外液的渗透压和酸碱度等内容的基础。这部分的教学过程 以血浆的化学成分为例进行探讨。多媒体显示血浆的化学组成，围绕这一演示提出3 个逐步 深入的问题让学生进行讨论，教师适当引导， 让学生在讨论问题的过程中逐步理解知识要点。 这部分内容最后总结“ 细胞外液是一种盐溶液，类似于海水。这在一定程度上反映了生命起 源于海洋 ” 。这样，就在 “ 内环境 ” 和“ 生物进化 ” 这两个核心概念之间建立了联系。 “ 细胞外液的渗透压、酸碱度和温度” 是内环境理化性质的三个主要方面。渗透压的概念 比较难理解， 用多媒体演示红细胞在清水中吸水胀破，在较高浓度食盐水中失水皱缩、死亡， 通过在必修模块1 中学习过的植物细胞对水分的吸收的原理，联系到渗透作用， 并且用旁栏 思考题的形式，引导学生与日常生活经验相联系，再引出渗透压的概念。pH 的概念，在化 学必修中学生已经学过，这里简要提示一下计算公式就可以了，然后明确一个知识要点，正 常人体血浆的pH 为 7.357.45，血浆的pH 之所以能够保 持 稳 定 ， 与 它 含 有 3 H CO、 4 HPO等离子有关，具体机制021 将在第二节中进一步学习。内环境的温度特点在这里只 简单提到，在第二章进一步学习。 “ 内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介” ，要理解细胞与内环境、内环境与外界 环境的物质交换， 也就是内环境在物质交换中的作用，这一部分的知识要求学生要有一定的 综合分析能力。 细胞与内环境之间进行物质交换的内容比较好理解，内环境如何与外界环境 进行物质交换的内容，则比较复杂。 教学过程在此处安排了一个思考与讨论活动，引导学生 联系初中所学过的知识，任选一细胞外液中的成分（通常是二氧化碳、氧气或水等），分析 它的来源和去路， 并说明这与人体的哪些系统有关。最后安排内环境如何与外界环境进行物 质交换的相关技能训练，让学生通过这个活动，既练习、领悟构建模型的方法，又进一步理 解有关知识内容。 本节内容比较抽象，因此，教学时力求联系学生的生活经验。例如，问题探讨、调查、 思考与讨论等栏目安排的内容都与生活实际联系紧密。 教学重点1.内环境的组成和理化性质。 2.内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 教学难点1.内环境的理化性质。 2.内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 教具准备1.显微投影仪：示草履虫、血液涂片。 2.视频 1：播放边防战士爬雪山片段、炼钢工人高温作业片段、抗洪战士在恶劣环境中生 活片段。 3.视频 2：播放演示草履虫的取食过程、食物泡及消化过程、排遗、伸缩泡的排泄过程。 4.多媒体 CAI 1：动态显示血细胞直接与血浆进行物质交换。 5.多媒体 CAI 2：动态显示组织液、血浆、淋巴液之间的关系。 课时安排 1 课时 三维目标 1.描述内环境的组成和理化性质。 2.说明内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 3.尝试建构人体细胞与外界环境的物质交换模型。 4.关注维持内环境稳态与健康的关系。 教学过程 导入新课 师同学们好！ 请大家认真观看这一段视频，并思考下面问题： 课件展示： 他们的生活环境有什么特点？ （播放视频 1） （学生观看并思考） 师谁来回答这个问题？ 生 1 过雪山的战士生活环境寒冷，炼钢工人生活环境炎热，抗洪战士生活环境 也炎热。 师很好。大家应注意的是抗洪战士生活环境并不单纯是炎热，还有呢？ 生 2 缺干净水。 生 3 蚊虫多。 生 4 细菌等微生物大量繁殖。 师很好！ 前面所看到的恶劣环境对人体健康有何影响？在寒冷或炎热环境中人体是如何维 持体温的？大量出汗时，应该及时补充淡盐水，这又是为什么呢？ 人体必须维持内环境 的稳态。 什么是内环境？什么是稳态？如何来维持内环境的稳态？ 这就是我们在本章学习的主要内容。本章分为两节，分别阐述内环境和稳态的知识。 推进新课 板书： 第 1 节细胞生活的环境 师我们再看两段视频，思考并讨论。 课件展示： 讨论 1：我们看到的都是什么细胞？ 讨论 2：它们分别生活在什么样的环境中？两者的生活环境有何异同？ （播放视频2、多媒体CAI 1） （学生观看、思考、讨论） 生第一段播放的是草履虫。第二段播放的是血液中的血细胞。 生草履虫是单细胞生物，生活在水中。血细胞生活在血浆中。 师草履虫和血细胞的生活环境，有相似的地方吗？ 生有，都是液体环境。 师二者又有什么不同呢？ 生草履虫直接生活在外界环境中，可直接与外界进行物质交换。而血细胞生活在体内的血 浆中，并不直接与外界环境进行物质交换。 师很好。哪种细胞生活的液体环境的理化性质更为稳定？ 生血浆。 师单细胞生物 （如草履虫）直接生活在外界环境中，可直接与外界进行物质交换。多细胞 生物的细胞（如血细胞）生活在体内的液体环境中。 课件展示： 师下面我们一起来探讨人体内的细胞。 人体内的细胞， 绝大多数没有直接与外界环境接触，不能直接与外界进行物质交换。这 些细胞直接生活的环境是什么呢？ 课件展示： 师细胞内液指什么？ 生细胞内的液体环境。主要是细胞质基质、叶绿体基质、线粒体基质、细胞液等。 师对。细胞内液和细胞外液相比，谁多谁少呢？ 生细胞内液多，占2/3。 师细胞直接生活的环境又是什么呢？ 生细胞外液。 师细胞外液主要包括血浆、组织液、淋巴液等。我们观看下面一段动画，阅读教材P3， 思考并讨论： 课件展示： 讨论 1：组织液、血浆和淋巴液有什么异同？ 讨论 2：组织液、血浆和淋巴液有什么内在联系？能不能说全身细胞外液是一个有机的 整体？ 讨论 3：什么是内环境？内环境主要包括哪些？ （演示 CAI 2） （学生观看、阅读、思考、讨论） 师组织液、血浆和淋巴液有什么异同？ 生 1 相同点：它们都属于细胞外液，共同构成人体内环境，基本化学组成相同。 生 2 不同点：在人体内存在的部位不同：血浆位于血管内，组织液分布于组织细胞之间， 淋巴分布于淋巴管中。 生 3 不同点：生活于其中的细胞种类不同：存在于组织液中的是体内各组织细胞，存在于 血浆中的是各种血细胞，存在于淋巴中的是淋巴细胞等。 师不同点： 三者所含的化学成分有差异，如血浆中含有较多的蛋白质，而组织液和淋巴中 蛋白质很少。 师组织液、血浆和淋巴之间有什么内在联系？ 生血浆可以透过毛细血管壁进入组织间隙形成组织液。组织液可渗入毛细血管形成血浆。 组织液也可渗入毛细淋巴管内形成淋巴液。淋巴液经淋巴循环汇入血浆。 师对。组织液和血浆之间可以相互渗透，组织液又可以渗透到毛细淋巴管内形成淋巴，淋 巴通过淋巴循环进入血液循环，形成血浆。这三种成分之间的关系可用下图表示： 课件展示： 师由此可见，全身的细胞外液是一个有机的整体。 师注意三者相互转化的位点： 1.血浆 组织液：毛细血管动脉端。 2.组织液 血浆：毛细血管静脉端。 3.组织液 淋巴：毛细淋巴管 4.淋巴 血浆：左右锁骨下静脉。 师我们概括地说， 人体的细胞生活在细胞外液中。具体到某一个细胞，它的直接生活环境 是什么呢？ 1.绝大多数细胞 组织液。 2.血细胞 血浆。 3.淋巴细胞 淋巴。 4.毛细血管壁细胞 组织液和血浆。 5.毛细淋巴管壁细胞 组织液和淋巴。 师血浆、 组织液和淋巴通过动态的有机联系，共同构成机体内细胞生活的直接环境。为了 区别于个体生活的外界环境，人们把由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。 课件展示： 师内环境是一个非常重要的概念。我们应从以下几个方面理解这个概念： 1.内环境的 “ 内” 是相对于个体外环境的“ 外” 而言的。细胞外液的“ 外” 是相对于细胞的“ 内” 而 言的。两个 “ 内”“外” ，着眼点不同。 2.注意从内环境的内涵和外延上把握内环境的概念。 师那么内环境与外界环境有哪些差别呢？细胞外液有哪些化学成分呢？ 讨论： 1.如何将表中物质按化学性质进行归类？ 2.除表中所列成分外，血浆中还可能含有哪些物质？ 3.在组成血浆的离子中，哪些离子的含量较多？它们可能起什么作用？ 4. 3 HCO、 4 HPO可能起什么作用？ 5.任选其中一种成分，分析它的来源和去路，并说明它与人体的哪些系统有关。 （学生阅读讨论） 生 1 表中的化学物质可分为无机物和有机物。无机物包括水和无机盐离子(如 Na+、K +、 Ca 2+、 Mg2+、Fe2+、Cl、 4 HPO、 2 4 SO、 3 HCO)等，有机物包括糖类(如葡萄糖 )、蛋白 质(如血清白蛋白、血清球蛋白、纤维蛋白原等)、脂质 (如各种脂肪酸、脂肪、卵磷脂、胆固 醇)、氨基酸氮、尿素氮、其他非蛋白氮和乳酸等。 生 2 还含有气体分子(主要是氧气和二氧化碳)、调节生命活动的各种激素、其他有机物(如 维生素 )等。 生 3 Na+、C1 含量较多。它们的作用主要是维持血浆渗透压。 课件展示： 二、细胞外液的成分（图111） 图 1-1-1 血浆的主要成分 1.细胞外液中含量最多的是水，约占90%。其次是蛋白质，约占79%。 2.组织液、淋巴的成分和含量与血浆相近，但又不完全相同。最主要的差别在于血浆中 含有较多的蛋白质，而组织液和淋巴中蛋白质含量很少。 3.细胞外液本质上是一种盐溶液，类似于海水。 这在一定程度上反映了生命起源于海洋。 师 3 H C O、 2 4 HCO能起到什么作用呢？ 课件展示： 红细胞在清水中吸水胀破，在较高浓度食盐水中失水皱缩、死亡。 思考： 1.为什么红细胞在清水中吸水胀破、在较高浓度食盐水中失水皱缩、死亡？ 2.生理盐水的浓度是多少？为什么医院里给病人输液时必须使用生理盐水？ 师我们在必修1 中学习过植物细胞对水分吸收的原理。谁来说一下？ 生 1 渗透作用。 生 2 当外界溶液浓度小于植物细胞液浓度时，植物细胞通过渗透作用吸水；当外界溶液浓 度大于细胞液浓度时，植物细胞通过渗透作用失水。 师为什么红细胞在清水中吸水胀破，在较高浓度食盐水中失水皱缩、死亡？ 生 1 在清水中，外界溶液浓度小于细胞内液浓度，红细胞通过渗透作用吸水。 生 2 在较高浓度的食盐水中，外界溶液浓度高于细胞内液，红细胞通过渗透失水出现皱缩。 师生理盐水的浓度是多少？为什么医院里给病人输液时必须使用生理盐水？ 生生理盐水是浓度为0.9%的氯化钠溶液。因为其浓度与细胞外液相当，所以医院里给病 人输液时使用生理盐水。 师是的。所谓渗透作用，是指通过半透膜，水分子从低浓度向高浓度的扩散。也就是说， 水分的净渗透方向与浓度有关。这时我们学习一个新的概念 溶液渗透压。 1.概念：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。 2.大小：取决于溶液中溶质微粒的数目。溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越 大，即溶液渗透压越高。反之亦然。 3.血浆渗透压：大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。人的血浆渗透压约为770 kPa，相 当于细胞内液的渗透压。 前面的资料分析（讨论题3） ，提示了细胞外液中的各种无机盐离子，含量上占优势的 是 Na +和 Cl 。细胞外液的渗透压的90%以上来自Na +和 Cl-。 师（讨论题 4）HCO - 3、HPO - 4可能起什么作用？ 生维持血浆的酸碱平衡。 师化学上学过，什么是pH？ 生pH 即溶液酸碱度，是指溶液中自由氢离子浓度的负对数，即pH=lgH + 。 师（总结）血浆的pH 为 7.357.45。血浆的pH 之所以能够保持稳定，与它含有HCO - 3、 HPO - 4等离子有关。 师人体细胞外液的温度一般维持在37 左右。 板书： 三、细胞外液的渗透压和酸碱度 师（讨论题 5）任选其中一种成分，分析它的来源和去路，并说明它与人体的哪些系统有 关。 生如血浆中的葡萄糖主要来源于食物中的糖类。食物中的淀粉经消化系统消化后，分解为 葡萄糖，经小肠绒毛吸收后进入血液，通过血液循环运输到全身各处。进入组织细胞后，葡 萄糖主要用于氧化分解放能，最终生成二氧化碳和水，并排入内环境中。二氧化碳通过血液 循环被运输到肺，通过呼吸系统排出体外，而多余的水主要在肾脏通过形成尿液排出体外。 生 课堂小结 结合初中学过的人体消化、呼吸、循环、排泄等知识，和同学讨论以下问题： 1.维持渗透压的Na +和 Cl-以及葡萄糖、氨基酸等物质是经过哪些途径进入内环境的 ? 2.参与维持pH 的 3 HCO是怎样形成的 ?这与体内哪些系统的活动有关? 3.细胞外液的温度能够保持稳定的根本原因是什么?试推测哪些器官和系统参与了体温的维 持。 4.体内细胞产生的代谢废物，如尿素和CO2是怎样从内环境排到体外的 ? 5.通过以上讨论，是否增进了你对本章首页题诗的理解? 生1Na+和 Cl -等直接来自于食物，不需要经过消化可以直接被吸收。葡萄糖、氨基酸等物 质主要来自于食物中的糖类和蛋白质。糖类和蛋白质是两类大分子物质，必须经过消化系统 的消化， 分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。上述物质在小肠内经主动运输进入小肠绒毛内 的毛细血管中， 经血液循环运输到全身各处的毛细血管中，再通过物质交换过程进入组织液 和淋巴。 生 2 细胞代谢产生的CO2与 H2O 结合，在碳酸酐酶作用下，发生下列反应： HCO - 3通过与细胞外的阴离子交换到达细胞外液，即组织液、血浆或淋巴中，主要与呼吸系 统有关。 生 3 人体具有体温调节机制以保持细胞外液温度的恒定。详细内容可参考教材第2 章关于 人体体温调节的内容。参与体温调节的器官和系统有皮肤、肝脏、骨骼肌、神经系统、内分 泌系统、呼吸系统等。 生 4 体内细胞产生的代谢废物主要通过皮肤分泌汗液，泌尿系统形成、排出尿液和呼吸系 统的呼气这三条途径来排出，其中以泌尿系统和呼吸系统的排泄途径为主。例如， 血浆中的 尿素主要通过肾脏形成的尿液排出体外。血浆中的CO2通过肺动脉进入肺泡周围的毛细血 管，由于血液中的CO2分压大于肺泡中CO2的分压， CO2就从血液中向肺泡扩散，再通过 呼气运动将其排出体外。 板书： 四、内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介 细胞与外界环境进行物质交换，必须通过内环境才能完成，并且要依赖消化、呼吸、循环、 泌尿等系统直接参与。具体过程可用图1-1-2 表示： 图 1-1-2 板书设计 第 1 章人体的内环境与稳态 第 1 节细胞生活的环境 一、体内细胞生活在细胞外液中 二、细胞外液的成分（图1-1-3） 图 1-1-3 血浆的主要成分 三、细胞外液的渗透压和酸碱度 四、内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介 细胞与外界环境进行物质交换，必须通过内环境才能完成，并且要依赖消化、呼吸、循 环、泌尿等系统直接参与。具体过程可用图1-1-4 表示： 图 1-1-4 活动与探究 构建人体细胞与外界环境的物质交换模型。 联系必修 1 所学过的细胞内物质的输入和输出的内容，以及初中所学过的消化、呼吸、 循环、泌尿系统等知识，尝试以图解或计算机制作演示文稿、flash 动画等不同形式，用模 式化的方法模拟和展示人体细胞与内环境、内环境与外界环境进行物质交换的大致过程。 布置学生课后完成，课外活动进行展示和评比。 习题详解 一、基础题（课本P6） 1.解析： 本题考查体液的概念及其外延。人体内含有大量以水为基础的液体，这些液体统称 为体液。体液包括细胞内液和细胞外液。 答案： C 2.解析： 本题考查内环境概念的内涵和外延。由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。内环 境（细胞外液）主要包括组织液、血浆和淋巴等。故A、C、D 的含义相当。故本题选B。 答案： B 3.解析： 本题考查人体内环境的组成成分。判断的依据是这种成分是否存在于血浆中（因为 组织液、淋巴与血浆成分相似）。显然A、C、D 存在于血浆中，而呼吸酶存在于细胞质基 质、线粒体，属于细胞内液。故本题选B。 答案： B 4.解析： 一般来说，细胞赖以生存的直接环境是细胞外液，包括组织液、血浆和淋巴等。绝 大多数细胞 组织液， 血细胞 血浆， 淋巴细胞 淋巴， 毛细血管壁细胞 组织液 和血浆，毛细淋巴管壁细胞 组织液和淋巴。记住一些特例，在思维方法上，明确这些细 胞的生活环境。 如毛细血管壁是由单层细胞构成的，这些管壁细胞在管腔内面是血浆，上面 浸于组织液中。 答案：毛细血管壁细胞的直接生活环境是血浆和组织液，毛细淋巴管壁细胞的直接生活环境 是淋巴和组织液。 二、拓展题（课本P6） 解析： (1)A表示的器官是肺，从结构上看，肺泡壁由单层扁平细胞构成，外面缠绕毛 细血管， 毛细血管壁也是单层上皮细胞。这样的结构有利于气体交换。所以与内环境之间间 隔了一层肺泡壁和一层毛细血管壁。(2)B 表示消化器官，食物中的营养物质经过消化和吸 收进入血液或淋巴。(3)C 与内环境的双向箭头，经C 排出体外，说明C 是肾脏。血浆中的 主要成分通过肾小球的滤过作用进入肾小囊形成原尿，原尿流经肾小管和集合管时，一些有 用的成分经重吸收返回血浆。(4)D 是单向排出的，代表器官是皮肤。 答案： (1)肺泡壁、 毛细血管壁(2)食物的消化和营养物质的吸收(3)肾小管的重吸收 (4)皮肤